一种三电平有源滤波器IGBT开路故障定位方法

摘要

一种三电平有源滤波器IGBT开路故障定位方法，属于变频器IGBT故障诊断方法。故障诊断方法，通过两种具体方法观测有源滤波器三相输出点X对直流母线中点M的电位，并通过相似度比较来确定具体发生开路故障IGBT的位置；一种方法是通过电路理论回路方程来实时求出三相输出点X对母线中点M的电位差，代表实际真实的电位差；另一种方法是先假设X相的4个IGBT分别开路后，通过电流回路分析推算得出X相4个IGBT开路后三相输出点X对母线中点M的电位差，代表推测出的电位差。推测电位差中有且只有一个波形与第一种方法求得的电位差相近，从而判断出故障。优点：1)独立于负载种类。2)在负载突变情况下仍可以精确诊断；3)精确性高，4)不需要额外的硬件成本。

主权项

一种三电平有源滤波器IGBT开路故障定位方法，其特征是：该故障定位方法包括以下步骤：步骤一：模拟量信号采集，包括三电平三相四线制有源滤波器的三相进线电压e_A、e_B、e_C，三相输出电流i_A、i_B、i_C，直流母线电压，所述的直流母线电压包括上母线电压u_dc1和下母线电压u_dc2，以及中线电流i_N；步骤二：当故障没有发生时，根据有源滤波器的控制脉冲S_x的状态，以及步骤一采集的直流母线电压信号推算出有源滤波器三相输出点X对于有源滤波器直流母线中点M的电位V_XM，即V_AM、V_BM、V_CM，其中X＝A or B or C；步骤三：根据步骤一所采集的部分信号，代入公式$V_{XM}^C=i_X·r_X+L_X·\frac{{\mathrm{di}}_X}{dt}+e_X-L_N·\frac{{\mathrm{di}}_N}{dt}-i_N·r_N$分别求出有源滤波器三相输出点X对于有源滤波器直流母线中点M的实际电位即(简称)；步骤四：用步骤二中的V_XM与步骤三中的做差，得到X点对M点的电位误差步骤五：当故障已经发生时，通过对三电平有源滤波器IGBT故障时的回路分析，可以预测出某IGBT发生故障时X相对应桥臂的X点对M点的预测电位具体可以通过下式获得：$V_{XM}^{*}=\left\{\begin{array}{cc}{V}_{XM}^{\prime }& \left|i_X\right|>ϵ\\ e_X-\frac{2}{3}\underset{i\in \left\{A,B,C\right\}}{\underset{i\ne X}{\Sigma }}{e}_i+\frac{1}{3}\underset{i\in \left\{A,B,C\right\}}{\underset{i\ne X,}{\Sigma }}{V}_{iM}& \left|i_X\right|\le ϵ\end{array}\right..$这里ε取很小的正值；其中的V‘_XM可由下表获得；步骤六：用步骤二中的V_XM与步骤五中的做差，得到X点对M点的电位误差电位步骤七：将步骤四所得的和步骤六所得的进行数字高频滤波处理，滤除高频噪声；得到和对步骤二到步骤七过程的进一步解释：和是利用两种不同的方法得到的X点到M点的误差电位；一共12个结果，分别对应三电平有源滤波器的12个IGBT，即A相的B相的C相的一共有3个结果，分别对应三电平有源滤波器三相A,B,C桥臂的步骤八：设定阈值λ，λ根据具体系统参数取值，单位为伏，λ取系统设定的直流母线电压值的25％；并判断步骤七所得的三个是否大于阈值λ；如果三个中某个大于阈值λ，则该相发生了IGBT开路故障；步骤九：确定故障相具体4个IGBT中哪个发生了开路故障；步骤八中大于阈值λ，则A相发生IGBT开路故障；此时步骤七所得的中的A相的升级为特征矢量；将与分别做相似度对比，相似度最高的即对应此桥臂IGBT故障的具体位置；如果与相似度最高，则该桥臂的1管发生开路故障；其他故障电位以此类推。